세포막이 수행합니다. 세포막 구조의 특징

세포 구조

세포 이론.

계획

세포는 살아있는 유기체의 기본 구조 단위입니다.

1. 세포 이론.

2. 세포의 구조.

3. 세포의 진화.

1665년 R. Hooke는 처음으로 식물 세포를 발견했습니다. 1674년 A. Leeuwenhoek는 동물 세포를 발견했습니다. 1839년 T. Schwann과 M. Schleiden은 세포 이론을 공식화했습니다. 세포 이론의 주요 입장은 세포가 살아있는 시스템의 구조적 및 기능적 기초라는 것입니다. 그러나 그들은 세포가 구조가 없는 물질로부터 형성된다고 잘못 믿었습니다. 1859년 R. Virchow는 이전 세포를 분할해야만 새로운 세포가 형성된다는 것을 증명했습니다.

세포 이론의 기본 조항 :

1) 세포는 모든 생명체의 구조적, 기능적 단위이다. 모든 살아있는 유기체는 세포로 구성되어 있습니다.

2) 모든 세포는 기본적으로 화학적 구성 및 대사 과정이 유사합니다.

3) 기존 세포를 분할하여 새로운 세포를 형성합니다.

4) 모든 세포는 동일한 방식으로 유전 정보를 저장하고 구현합니다.

5) 다세포 유기체 전체의 생명 활동은 구성 세포의 상호 작용 때문입니다.

구조에 따라 두 가지 유형의 세포가 구별됩니다.

원핵생물

진핵생물

원핵생물에는 박테리아와 남조류가 포함됩니다. 원핵생물은 다음과 같은 점에서 진핵생물과 다릅니다. 진핵생물 세포(미토콘드리아, 소포체, 리소좀, 골지 복합체, 엽록체)에 존재하는 막 소기관이 없습니다.

가장 중요한 차이점은 막으로 둘러싸인 핵이 없다는 것입니다. 원핵생물의 DNA는 접힌 원형 분자로 표시됩니다. 원핵생물은 또한 세포 중심 중심자가 없기 때문에 유사분열에 의해 분열되지 않습니다. 그들은 유사 분열 - 직접적인 빠른 분열이 특징입니다.

진핵 세포는 단세포 및 다세포 유기체의 세포입니다. 그들은 세 가지 주요 구성 부품:

세포를 둘러싸고 외부 환경과 세포를 분리하는 세포막;

물, 미네랄 염, 유기 화합물, 세포 소기관 및 내포물을 함유하는 세포질;

세포의 유전 물질을 포함하는 핵.

1 - 인지질 분자의 극성 머리

2 - 인지질 분자의 지방산 꼬리

3 - 통합 단백질

4 - 말초 단백질

5 - 반 통합 단백질

6 - 당단백질

7 - 당지질

집 밖의 세포막모든 세포(동물 및 식물)에 내재되어 있으며 약 7.5(최대 10) nm의 두께를 가지며 지질 및 단백질 분자로 구성됩니다.

현재 세포막 구성의 유체 모자이크 모델이 널리 퍼져 있습니다. 이 모델에 따르면 지질 분자는 발수성 말단(소수성 - 지용성)이 서로 마주보고 있고 수용성(친수성) 말단이 주변부에 있는 두 개의 층으로 배열되어 있습니다. 단백질 분자는 지질층에 내장되어 있습니다. 그들 중 일부는 지질 부분의 외부 또는 내부 표면에 위치하며 다른 일부는 부분적으로 잠기거나 막을 관통하여 침투합니다.

막 기능 :

보호, 국경, 장벽;

수송;

수용체 - 특정 물질 (호르몬, 항원 등)에 대한 선택적 능력이있는 수용체는 단백질을 희생하여 수행되며, 이들과 화학적 상호 작용을 시작하고 세포 내부에서 신호를 전달합니다.

세포 간 접촉 형성에 참여하십시오.

그들은 일부 세포의 움직임을 제공합니다(아메보이드 움직임).

동물 세포는 외부 세포막 위에 글리코칼릭스(glycocalyx)의 얇은 층이 있습니다. 탄수화물과 지질, 탄수화물과 단백질의 복합체입니다. glycocalyx는 세포 간 상호 작용에 관여합니다. 대부분의 세포 소기관의 세포질 막은 정확히 동일한 구조를 가지고 있습니다.

세포질막 외부의 식물 세포에서. 세포벽은 셀룰로오스로 구성됩니다.

세포막을 통한 물질 수송 .

물질이 세포 안으로 들어가거나 세포 밖으로 나가는 데에는 두 가지 주요 메커니즘이 있습니다.

1. 수동 운송.

2. 능동 수송.

물질의 수동 수송은 에너지 소비 없이 발생합니다. 이러한 수송의 예는 분자 또는 이온의 이동이 고농도 영역에서 저농도 영역(예: 물 분자)으로 수행되는 확산 및 삼투입니다.

능동 수송 - 이러한 유형의 수송에서 분자 또는 이온은 에너지를 필요로 하는 농도 구배에 대해 막을 관통합니다. 능동 수송의 예로 나트륨-칼륨 펌프가 있는데, 이 펌프는 나트륨을 세포 밖으로 능동적으로 펌핑하고 외부 환경에서 칼륨 이온을 흡수하여 세포로 전달합니다. 펌프는 ATP와 함께 운동을 시작하는 특별한 막 단백질입니다.

능동 수송은 일정한 세포 부피와 막 전위를 유지합니다.

물질은 엔도사이토시스(endocytosis)와 엑소사이토시스(exocytosis)에 의해 운반될 수 있습니다.

엔도사이토시스(Endocytosis) - 물질이 세포로 침투하는 것, 엑소사이토시스(exocytosis) - 세포 밖으로.

엔도사이토시스 동안 원형질막은 함입 또는 파생물을 형성한 다음 물질을 감싸고 끈으로 묶이면 소포로 변합니다.

엔도사이토시스에는 두 가지 유형이 있습니다.

1) 식균 작용 - 고체 입자(식세포)의 흡수,

2) pinocytosis - 액체 물질의 흡수. Pinocytosis는 아메보이드 원생 동물의 특징입니다.

exocytosis에 의해 다양한 물질이 세포에서 제거됩니다. 소화되지 않은 음식 잔류 물은 소화 액포에서 제거되고 액체 비밀은 분비 세포에서 제거됩니다.

세포질 -(세포질 + 핵이 원형질을 형성함). 세포질은 수분이 많은 지상 물질(세포질 기질, 히알라질, 세포질)과 다양한 세포 소기관 및 그 안에 포함된 내포물로 구성됩니다.

포함사항–세포 폐기물. 내포물에는 영양, 분비(선 세포) 및 특수(색소) 값의 3가지 그룹이 있습니다.

소기관 -이들은 세포에서 특정 기능을 수행하는 세포질의 영구적인 구조입니다.

세포 소기관 분리 일반적인 의미그리고 특별한. 특별한 것들은 대부분의 세포에서 발견되지만 특정 기능을 수행하는 세포에서만 상당한 수로 존재합니다. 여기에는 장 상피 세포의 미세 융모, 기관 및 기관지 상피의 섬모, 편모, 근원 섬유(근육 수축 제공 등)가 포함됩니다.

일반적으로 중요한 소기관에는 EPS, 골지 복합체, 미토콘드리아, 리보솜, 리소솜, 세포 중심의 중심소체, 과산화소체, 미세소관, 미세섬유가 포함됩니다. 식물 세포에는 색소체와 액포가 있습니다. 일반적으로 중요한 소기관은 막 구조와 비막 구조를 갖는 소기관으로 나눌 수 있습니다.

막 구조를 갖는 소기관은 2막과 1막이 있다. 2막 세포에는 미토콘드리아와 색소체가 포함됩니다. 단일 막에 - 소포체, 골지 복합체, 리소좀, 퍼옥시좀, 액포.

막 없는 소기관: 리보솜, 세포 중심, 미세소관, 미세섬유.

미토콘드리아 – 이들은 원형 또는 타원형 소기관입니다. 내부 및 외부의 두 가지 멤브레인으로 구성됩니다. 내막에는 미토콘드리아를 구획으로 나누는 파생물이 있습니다. 구획은 물질로 채워져 있습니다 - 매트릭스. 매트릭스는 DNA, mRNA, tRNA, 리보솜, 칼슘 및 마그네슘 염을 포함합니다. 이것은 단백질 생합성이 일어나는 곳입니다. 미토콘드리아의 주요 기능은 에너지 합성과 ATP 분자에 축적되는 것입니다. 새로운 미토콘드리아는 오래된 미토콘드리아의 분열의 결과로 세포에서 형성됩니다.

색소체 – 식물 세포에서 주로 발견되는 세포 소기관. 그것들은 세 가지 유형이 있습니다: 녹색 색소를 포함하는 엽록체; 발색체(빨간색, 노란색, 주황색의 안료); 백혈구(무색).

엽록체는 녹색 색소 엽록소 덕분에 태양 에너지를 사용하여 무기물에서 유기물을 합성할 수 있습니다.

Chromoplast는 꽃과 과일에 밝은 색상을 부여합니다.

백혈구는 전분, 지질, 단백질 등 예비 영양소를 축적할 수 있습니다.

소포체 (주당 순 이익 ) 막에 의해 제한되는 액포와 채널의 복잡한 시스템입니다. 매끄러운(무과립) EPS와 거친(과립) EPS가 있습니다. Smooth는 막에 리보솜이 없습니다. 그것은 지질, 지단백질의 합성, 세포에서 독성 물질의 축적 및 제거를 포함합니다. Granular EPS는 단백질이 합성되는 막에 리보솜이 있습니다. 그런 다음 단백질은 골지 복합체로 들어가고 거기에서 나옵니다.

골지체(골지체)평평한 막 주머니의 스택입니다 - 수조 및 그와 관련된 거품 시스템. 수조 더미를 딕티오솜(dictyosome)이라고 합니다.

골지 복합체의 기능 : 단백질 변형, 다당류 합성, 물질 수송, 세포막 형성, 리소좀 형성.

리소좀 – 효소를 포함하는 막 결합 소포입니다. 그들은 물질의 세포 내 절단을 수행하며 일차 및 이차로 나뉩니다. 1차 리소좀에는 비활성 형태의 효소가 포함되어 있습니다. 소기관에 들어간 후 다양한 물질효소가 활성화되고 소화 과정이 시작됩니다. 이들은 2차 리소좀입니다.

퍼옥시좀단일 막으로 둘러싸인 거품 모양이 있습니다. 그들은 세포에 유독한 과산화수소를 분해하는 효소를 함유하고 있습니다.

액포 – 이들은 세포 수액을 포함하는 식물 세포 소기관입니다. 세포 수액에는 여분의 영양소, 색소 및 폐기물이 포함될 수 있습니다. 액포는 물 - 소금 대사의 조절에서 팽압의 생성에 관여합니다.

리보솜 – 크고 작은 소단위체로 구성된 소기관. 그들은 ER에 위치하거나 세포에 자유롭게 위치하여 폴리솜을 형성할 수 있습니다. 그들은 rRNA와 단백질로 구성되며 핵소체에서 생성됩니다. 단백질 합성은 리보솜에서 일어난다.

세포 센터 – 동물, 균류, 하등 식물의 세포에서 발견되며 고등 식물에는 없습니다. 그것은 두 개의 중심과 복사 구로 구성됩니다. 중심 소체는 중공 실린더의 형태를 가지며 그 벽은 9 개의 미세 소관으로 구성됩니다. 분열할 때 세포는 유사분열 방추의 실을 형성하여 유사분열 후기의 염색분체와 감수분열 동안 상동 염색체의 발산을 보장합니다.

미세소관 – 다양한 길이의 관 모양. 그들은 중심 소체, 유사 분열 방추, 편모, 섬모의 일부이며 지원 기능을 수행하고 세포 내 구조의 움직임을 촉진합니다.

마이크로필라멘트 – 세포질 전체에 위치한 얇은 섬유 모양의 구조물이지만 특히 세포막 아래에 많은 것이 있습니다. 미세 소관과 함께 세포의 세포 골격을 형성하고 세포질의 흐름, 소포, 엽록체 및 기타 세포 소기관의 세포 내 움직임을 결정합니다.

간단한 설명:

사조노프 V.F. 1_1 세포막의 구조 [전자 자원] // Kinesiologist, 2009-2018: [웹사이트]. 업데이트 날짜: 06.02.2018..__.201_). _세포막의 구조와 기능에 대해 설명합니다(동의어: 원형질막, 원형질막, 생체막, 세포막, 세포 외막, 세포막, 세포질막). 이 초기 정보는 세포학 및 신경 흥분, 억제, 시냅스 및 감각 수용체 작용과 같은 신경 활동 과정을 이해하는 데 모두 필요합니다.

세포막(혈장 ㅏ보조 정리 또는 플라즈마 ~에 대한보조정리)

개념 정의

세포막(동의어: plasmalemma, plasmolemma, cytoplasmic membrane, biomembrane)은 삼중 지단백질(즉, "지방-단백질") 막으로 세포를 환경으로부터 분리하고 세포와 환경 사이의 제어된 교환 및 통신을 수행합니다.

이 정의에서 중요한 것은 막이 세포를 환경과 분리한다는 것이 아니라 연결 환경과 세포. 멤브레인은 활동적인 세포의 구조, 그것은 끊임없이 작동합니다.

생물학적 막은 단백질과 다당류로 덮인 인지질의 초박형 이분자 필름입니다. 이 세포 구조는 살아있는 유기체의 장벽, 기계적 및 기질 특성의 기초가 됩니다(Antonov VF, 1996).

막의 비유적 표현

나에게 세포막은 특정 영역을 둘러싸고 있는 많은 문이 있는 격자 울타리처럼 보입니다. 어떤 작은 생물이라도 이 울타리를 통해 앞뒤로 자유롭게 이동할 수 있습니다. 그러나 규모가 더 큰 방문객은 문을 통해서만 들어갈 수 있으며 모든 사람이 그런 것은 아닙니다. 다른 방문자는 자신의 문 열쇠만 가지고 있으며 다른 사람의 문을 통과할 수 없습니다. 따라서 이 울타리를 통해 방문자의 앞뒤로 끊임없이 흐름이 있습니다. 멤브레인 울타리의 주요 기능은 두 가지입니다. 영역을 주변 공간과 분리하는 동시에 주변 공간과 연결하는 것입니다. 이를 위해 울타리에 많은 구멍과 문이 있습니다. !

막 속성

1. 투과성.

2. 반투과성(부분투과성).

3. 선택적(동의어: 선택적) 투과성.

4. 능동 투과성(동의어: 능동 수송).

5. 제어된 투과성.

보시다시피 멤브레인의 주요 특성은 다양한 물질에 대한 투과성입니다.

6. 식균 작용 및 음세포 작용.

7. 엑소사이토시스.

8. 전기적 및 화학적 전위의 존재, 보다 정확하게는 멤브레인의 내부와 외부 사이의 전위차. 비유적으로 말할 수 있다. "막은 이온 흐름을 제어하여 세포를 "전기 배터리"로 바꿉니다.". 세부: .

9. 전기적 및 화학적 전위의 변화.

10. 과민성. 막에 위치한 특수 분자 수용체는 신호(제어) 물질과 연결될 수 있으며, 그 결과 막과 전체 세포의 상태가 바뀔 수 있습니다. 분자 수용체는 리간드(제어 물질)와 리간드의 조합에 대한 반응으로 생화학 반응을 촉발합니다. 신호 전달 물질은 외부에서 수용체에 작용하는 반면 변화는 세포 내부에서 계속된다는 점에 주목하는 것이 중요합니다. 막은 환경에서 세포의 내부 환경으로 정보를 전달한다는 것이 밝혀졌습니다.

11. 촉매 효소 활성. 효소는 막에 내장되거나 표면과 결합될 수 있으며(세포 내부 및 외부 모두), 그곳에서 효소 활성을 수행합니다.

12. 표면의 모양과 면적 변경. 이것은 막이 바깥쪽으로 자라게 하거나 반대로 세포 안으로 함입을 형성하도록 합니다.

13. 다른 세포막과 접촉을 형성하는 능력.

14. 접착력 - 단단한 표면에 달라붙는 능력.

멤브레인 속성의 간략한 목록

• 침투성.
• 엔도사이토시스, 엑소사이토시스, 트랜스사이토시스.
• 잠재력.
• 과민성.
• 효소 활동.
• 콘택트 렌즈.
• 부착.

막 기능

1. 내부 콘텐츠를 외부 환경과 불완전하게 격리합니다.

2. 세포막 작업에서 가장 중요한 것은 교환 여러 물질 세포와 세포 외 환경 사이. 이것은 투과성과 같은 멤브레인의 특성 때문입니다. 또한 멤브레인은 투과성을 조절하여 이러한 교환을 조절합니다.

3. 막의 또 다른 중요한 기능은 화학적 및 전기적 전위의 차이 생성 내부와 외부 사이. 이로 인해 셀 내부에는 음전위가 있습니다. -.

4. 멤브레인을 통해서도 수행됩니다. 정보 교환 세포와 환경 사이. 막에 위치한 특수 분자 수용체는 조절 물질(호르몬, 매개체, 조절제)과 결합하여 세포에서 생화학 반응을 일으켜 세포 또는 세포 구조에 다양한 변화를 일으킬 수 있습니다.

동영상:세포막의 구조

비디오 강의:막의 구조와 수송에 대한 세부사항

막 구조

세포막은 보편적인 삼중층 구조. 중간 지방층은 연속적이며 상부 및 하부 단백질 층이 개별 단백질 영역의 모자이크 형태로 덮습니다. 지방층은 세포를 환경으로부터 격리시켜 환경으로부터 격리시키는 기초입니다. 그 자체로는 수용성 물질은 잘 통과하지 못하지만 지용성 물질은 쉽게 통과시킵니다. 따라서 수용성 물질(예: 이온)에 대한 막의 투과성은 특수한 단백질 구조와 함께 제공되어야 합니다.

아래는 전자현미경을 사용하여 얻은 접촉 세포의 실제 세포막 현미경 사진과 3층 막과 단백질 층의 모자이크 특성을 보여주는 개략도입니다. 이미지를 확대하려면 클릭하세요.

내장된 단백질로 침투된 세포막의 내부 지질(지방)층의 별도 이미지. 지질 이중층의 고려를 방해하지 않도록 상부 및 하부 단백질층을 제거

위의 그림: Wikipedia의 세포막(세포벽)의 불완전한 개략도.

중앙 지방 이중 지질층을 더 잘 볼 수 있도록 외부 및 내부 단백질 층이 여기에서 막에서 제거되었습니다. 실제 세포막에서 큰 단백질 "섬"은 지방막(그림의 작은 공)을 따라 위와 아래에 떠 있고 막은 더 두꺼운 3층으로 판명되었습니다. 단백질-지방-단백질 . 따라서 이것은 실제로 중간에 두꺼운 "버터" 층이 있는 두 개의 단백질 "빵 조각"의 샌드위치와 같습니다. 2층 구조가 아닌 3층 구조로 되어있습니다.

이 그림에서 작은 파란색과 흰색 공은 지질의 친수성(습윤성) "머리"에 해당하고, 여기에 부착된 "끈"은 소수성(젖지 않는) "꼬리"에 해당합니다. 단백질 중 통합 종단 간 막 단백질(빨간색 소구체 및 노란색 나선)만 표시됩니다. 막 내부의 노란색 타원형 점은 콜레스테롤 분자 막 외부의 황록색 구슬 사슬은 글리코칼릭스를 형성하는 올리고당 사슬입니다. Glycocalyx는 막의 탄수화물("설탕") "보풀"과 같으며, 긴 탄수화물-단백질 분자가 멤브레인에서 돌출되어 형성됩니다.

리빙은 반액체 젤리 같은 내용물로 채워진 작은 "단백질 지방 주머니"로, 필름과 튜브가 관통합니다.

이 주머니의 벽은 이중 지방(지질) 막으로 형성되며 내부와 외부는 단백질인 세포막으로 덮여 있습니다. 따라서 멤브레인은 다음을 가지고 있다고합니다. 3층 구조 : 단백질 지방 단백질. 세포 내부에는 내부 공간을 구획으로 나누는 유사한 많은 지방 막이 있습니다. 세포 소기관은 핵, 미토콘드리아, 엽록체와 같은 동일한 막으로 둘러싸여 있습니다. 따라서 막은 모든 세포와 모든 살아있는 유기체에 고유한 보편적인 분자 구조입니다.

왼쪽 - 더 이상 실제가 아니라 생물학적 막 조각의 인공 모델: 분자 역학 모델링 과정에서 지방 인지질 이중층(즉, 이중층)의 즉각적인 스냅샷입니다. 모델의 계산 셀이 표시됩니다 - 96개의 PQ 분자( 에프오스파티딜 엑스 oline) 및 2304개의 물 분자, 총 20544개의 원자.

오른쪽은 막 지질 이중층이 조립되는 동일한 지질의 단일 분자의 시각적 모델입니다. 위쪽에는 친수성(물을 좋아하는) 머리가 있고 아래쪽에는 두 개의 소수성(물을 두려워하는) 꼬리가 있습니다. 이 지질의 이름은 1-스테로일-2-도코사헥사에노일-Sn-글리세로-3-포스파티딜콜린(18:0/22:6(n-3)cis PC)이지만 다음과 같은 경우가 아니면 외울 필요가 없습니다. 당신의 지식의 깊이에 선생님을 기절시킬 계획입니다.

세포에 대한 보다 정확한 과학적 정의를 제공할 수 있습니다.

하나의 대사, 에너지 및 정보 과정에 참여하고 전체 시스템을 유지 및 재생산하는 활성 막에 의해 제한되는 정렬되고 구조화된 이질적인 생체고분자 시스템입니다.

세포 내부는 또한 막에 의해 침투되며 막 사이에는 물이 없지만 가변 밀도의 점성 젤 / 졸이 있습니다. 따라서 세포 내 상호작용하는 분자는 수용액이 든 시험관처럼 자유롭게 뜨지 않고 대부분 세포골격이나 세포내막의 고분자 구조에 고정(고정)되어 있다. 따라서 화학 반응은 액체가 아닌 거의 고체와 같이 세포 내부에서 발생합니다. 세포를 둘러싸고 있는 외막은 또한 효소와 분자 수용체로 덮여 있어 세포의 매우 활동적인 부분입니다.

세포막 (plasmalemma, plasmolemma)은 세포를 환경과 분리하고 환경과 연결하는 활성 껍질입니다. © Sazonov V.F., 2016.

막의 이러한 정의로부터, 그것은 단순히 세포를 제한하는 것이 아니라, 적극적으로 일하는환경과 연결합니다.

막을 구성하는 지방은 특수하기 때문에 그 분자는 일반적으로 지방뿐만 아니라 지질, 인지질, 스핑고지질. 멤브레인 필름은 이중, 즉 서로 붙어있는 두 개의 필름으로 구성됩니다. 따라서 교과서에는 세포막의 기저부가 두 개의 지질층(또는 " 이중층", 즉 이중층). 각각의 개별 지질 층에 대해 한 면은 물에 젖을 수 있고 다른 면은 그렇지 않습니다. 따라서 이러한 필름은 젖지 않는 면에 의해 서로 정확하게 접착됩니다.

세균막

그람 음성 박테리아의 원핵 세포 껍질은 아래 그림과 같이 여러 층으로 구성됩니다.
그람 음성 박테리아의 껍질 층:
1. 세포질과 접촉하는 내부 3층 세포질 막.
2. murein으로 구성된 세포벽.
3. 외부 3층 세포질 막, 내막과 동일한 지질 시스템, 단백질 복합체 포함.
그람 음성 세균 세포와 외부 세계이러한 복잡한 3단계 구조를 통해 껍질이 덜 강력한 그람 양성균에 비해 가혹한 조건에서 생존하는 이점을 제공하지 않습니다. 그들은 고온, 높은 산도 및 압력 강하를 심하게 견뎌냅니다.

비디오 강의:플라즈마 막. E.V. 슈발 박사

비디오 강의:세포 경계로서의 막. A. 일리야스킨

멤브레인 이온 채널의 중요성

지용성 물질만이 막 지방막을 통해 세포에 들어갈 수 있다는 것을 이해하기 쉽습니다. 이들은 지방, 알코올, 가스입니다.예를 들어, 적혈구에서 산소와 이산화탄소는 막을 통해 직접 쉽게 들어오고 나갑니다. 그러나 물과 수용성 물질(예: 이온)은 단순히 막을 통과하여 세포로 들어갈 수 없습니다. 이것은 특별한 구멍이 필요하다는 것을 의미합니다. 그러나 지방막에 구멍을 뚫으면 즉시 다시 조여집니다. 무엇을 할까요? 자연에서 해결책이 발견되었습니다. 특별한 단백질 수송 구조를 만들고 막을 통해 늘려야합니다. 이것은 지용성 물질의 통과를위한 채널, 즉 세포막의 이온 채널을 얻는 방법입니다.

따라서 막에 극성 분자(이온 및 물)에 대한 추가 투과성을 부여하기 위해 세포는 세포질에서 특수 단백질을 합성한 다음 막에 통합됩니다. 두 가지 유형이 있습니다. 수송체 단백질 (예: ATPase 수송) 및 채널 형성 단백질 (채널 형성자). 이 단백질은 막의 이중 지방층에 내장되어 있으며 수송체 형태 또는 이온 채널 형태로 수송 구조를 형성합니다. 다양한 수용성 물질은 이제 이러한 수송 구조를 통과할 수 있으며, 그렇지 않으면 지방막 필름을 통과할 수 없습니다.

일반적으로 막에 내장된 단백질은 완전한, 정확히 말하자면 그들은 막의 구성에 포함되어 있고 그것을 통해 침투하기 때문입니다. 일체형이 아닌 다른 단백질은 외부 표면이나 내부 표면을 따라 막 표면에 "떠다니는" 섬을 형성합니다. 결국 지방은 좋은 윤활제이며 미끄러지기 쉽습니다!

결론

1. 일반적으로 멤브레인은 3층으로 되어 있습니다.

1) 단백질 "섬"의 외층,

2) 지방 2층 "바다"(지질 이중층), 즉 이중 지질막

3) 단백질 "섬"의 내부 층.

그러나 막 밖으로 튀어나온 당단백질에 의해 형성되는 느슨한 외층인 글리코칼릭스(glycocalyx)도 있습니다. 그들은 신호 제어가 결합하는 분자 수용체입니다.

2. 특수 단백질 구조가 멤브레인에 내장되어 이온 또는 기타 물질에 대한 투과성을 보장합니다. 우리는 어떤 곳에서는 지방 바다가 필수 단백질로 침투한다는 것을 잊어서는 안됩니다. 그리고 특수 단백질을 형성하는 것은 필수 단백질입니다. 수송 구조 세포막(섹션 1_2 막 수송 메커니즘 참조). 이를 통해 물질이 세포로 들어가고 세포에서 외부로 제거됩니다.

3. 효소 단백질은 막 자체의 상태와 전체 세포의 수명 모두에 영향을 미치는 막 내부뿐만 아니라 막의 모든 측면(외부 및 내부)에 위치할 수 있습니다.

따라서 세포막은 세포 전체의 이익을 위해 능동적으로 작용하고 외부 세계와 연결하는 능동 가변 구조이며 단순한 "보호 껍질"이 아닙니다. 이것은 세포막에 대해 알아야 할 가장 중요한 것입니다.

의학에서 막 단백질은 종종 "표적"으로 사용됩니다. 약. 수용체, 이온 채널, 효소, 수송 시스템이 이러한 표적으로 작용합니다. 최근에는 세포막 외에 세포핵에 숨어 있는 유전자도 약물의 표적이 되고 있다.

동영상:세포막 생물물리학 소개: 막 1의 구조(Vladimirov Yu.A.)

동영상:세포막의 역사, 구조 및 기능: 막의 구조 2 (Vladimirov Yu.A.)

© 2010-2018 Sazonov V.F., © 2010-2016 kineziolog.bodhy.

지구상의 모든 생명체는 세포로 구성되어 있으며, 각 세포는 보호막인 막으로 둘러싸여 있습니다. 그러나 막의 기능은 세포 소기관을 보호하고 한 세포를 다른 세포에서 분리하는 데 국한되지 않습니다. 세포막은 생식, 재생, 영양, 호흡 및 기타 여러 중요한 세포 기능에 직접적으로 관여하는 복잡한 메커니즘입니다.

"세포막"이라는 용어는 약 100년 동안 사용되었습니다. 라틴어에서 번역 된 "막"이라는 단어는 "필름"을 의미합니다. 그러나 세포막의 경우 특정 방식으로 연결된 두 개의 필름의 조합을 말하는 것이 더 정확할 것이며, 더군다나 이러한 필름의 다른 면은 서로 다른 특성을 가지고 있습니다.

세포막(cytolemma, plasmalemma)은 3층의 지단백질(지방-단백질) 껍질로 각 세포를 인접 세포 및 환경과 분리하고 세포와 환경 간의 제어된 교환을 수행합니다.

이 정의에서 결정적으로 중요한 것은 세포막이 한 세포와 ​​다른 세포를 분리한다는 것이 아니라 다른 세포 및 환경과의 상호 작용을 보장한다는 것입니다. 막은 자연적으로 많은 기능이 할당되는 매우 활동적이고 지속적으로 작동하는 세포 구조입니다. 우리 기사에서 세포막의 구성, 구조, 특성 및 기능뿐만 아니라 세포막 기능 장애로 인한 인간 건강의 위험에 대한 모든 것을 배우게 될 것입니다.

세포막 연구의 역사

1925년 두 명의 독일 과학자 Gorter와 Grendel은 인간의 적혈구인 적혈구에 대한 복잡한 실험을 수행할 수 있었습니다. 삼투압 충격을 사용하여 연구원들은 적혈구의 빈 껍질인 소위 "그림자"를 얻은 다음 한 더미에 넣고 표면적을 측정했습니다. 다음 단계는 세포막에 있는 지질의 양을 계산하는 것이었습니다. 과학자들은 아세톤의 도움으로 "그림자"에서 지질을 분리하고 이중 연속 층에 충분하다는 결론을 내렸습니다.

그러나 실험 중에 두 가지 중대한 오류가 발생했습니다.

아세톤을 사용한다고 해서 모든 지질이 막에서 분리되는 것은 아닙니다.

"그림자"의 표면적은 건조 중량으로 계산되었으며 이 역시 정확하지 않습니다.

첫 번째 오류는 계산에서 마이너스를 내고 두 번째는 플러스를 주었으므로 전체 결과는 놀라 울 정도로 정확했으며 독일 과학자들은 과학 세계가장 중요한 발견은 세포막의 지질 이중층입니다.

1935년에 다니엘리와 도슨이라는 또 다른 한 쌍의 연구원은 이중지질막에 대한 오랜 실험 끝에 단백질이 세포막에 존재한다는 결론에 도달했습니다. 이 필름이 왜 그렇게 높은 표면 장력을 갖는지 설명할 다른 방법이 없었습니다. 과학자들은 빵 조각의 역할이 균질한 지질 단백질 층에 의해 수행되고 기름 대신에 그 사이가 비어 있는 샌드위치와 유사한 세포막의 도식적 모델을 대중에게 제시했습니다.

1950년 최초의 전자현미경의 도움으로 Danielly-Dawson 이론이 부분적으로 확인되었습니다. 세포막의 현미경 사진은 지질과 단백질 머리로 구성된 두 개의 층과 그 사이에 지질 꼬리로만 채워진 투명한 공간을 분명히 보여주었습니다. 단백질.

1960년에 이러한 데이터에 따라 미국 미생물학자 J. Robertson은 오랫동안 유일하게 진정한 것으로 여겨졌던 세포막의 3층 구조에 대한 이론을 개발했습니다. 그러나 과학이 발전함에 따라 이러한 층의 균질성에 대해 점점 더 많은 의심이 생겼습니다. 열역학의 관점에서 이러한 구조는 매우 바람직하지 않습니다. 세포가 전체 "샌드위치"를 통해 물질을 안팎으로 운반하는 것은 매우 어려울 것입니다. 또한, 다른 조직의 세포막은 기관의 기능이 다르기 때문에 두께와 부착 방법이 다르다는 것이 입증되었습니다.

1972년 미생물학자 S.D. 가수와 G.L. Nicholson은 세포막의 새로운 유체 모자이크 모델의 도움으로 Robertson 이론의 모든 불일치를 설명할 수 있었습니다. 과학자들은 막이 이질적이고 비대칭적이며 유체로 채워져 있고 그 세포가 끊임없이 움직인다는 것을 발견했습니다. 그리고 그것을 구성하는 단백질은 구조와 목적이 다르며, 또한 막의 이중지질층에 비해 위치가 다릅니다.

세포막에는 세 가지 유형의 단백질이 포함되어 있습니다.

주변 장치 - 필름 표면에 부착됨.

반적분- 이중지질층을 부분적으로 관통한다.

일체형 - 멤브레인을 완전히 관통합니다.

말초단백질은 정전기적 상호작용을 통해 막지질의 머리부분과 결합하여 이전에 믿었던 것처럼 연속적인 층을 형성하지 않으며, 반통합 및 통합 단백질은 세포 내로 산소와 영양소를 운반하고 부패를 제거하는 역할을 합니다. 나중에 배우게 될 몇 가지 중요한 기능에 대한 제품 및 기타 정보를 제공합니다.

세포막은 다음 기능을 수행합니다.

장벽 - 다른 유형의 분자에 대한 막의 투과성은 동일하지 않습니다. 세포막을 우회하려면 분자가 특정 크기, 화학적 특성 및 전하를 가져야 합니다. 세포막의 장벽 기능으로 인해 유해하거나 부적절한 분자는 단순히 세포에 들어갈 수 없습니다. 예를 들어, 과산화물 반응의 도움으로 막은 위험한 과산화물로부터 세포질을 보호합니다.

수송 - 수동적, 능동적, 조절 및 선택적 교환이 막을 통과합니다. 수동 대사는 매우 작은 분자로 구성된 지용성 물질 및 가스에 적합합니다. 이러한 물질은 에너지 소비 없이 확산에 의해 자유롭게 세포 안팎으로 침투합니다. 세포막의 능동 수송 기능은 필요할 때 활성화되지만 수송이 어려운 물질은 세포 안팎으로 운반되어야 합니다. 예를 들어, 분자 크기가 크거나 소수성으로 인해 이중지질층을 통과할 수 없는 경우. 그런 다음 ATPase를 포함하여 단백질 펌프가 작동하기 시작합니다. ATPase는 칼륨 이온을 세포로 흡수하고 나트륨 이온을 방출합니다. 조절된 수송은 세포가 호르몬이나 위액을 생성하고 분비할 때와 같은 분비 및 발효 기능에 필수적입니다. 이 모든 물질은 특정 채널을 통해 주어진 부피로 세포를 떠납니다. 그리고 선택적 수송 기능은 막을 관통하고 엄격하게 정의된 유형의 분자의 출입을 위한 통로 역할을 하는 매우 통합된 단백질과 관련이 있습니다.

매트릭스 - 세포막은 서로에 대한 소기관(핵, 미토콘드리아, 엽록체)의 위치를 ​​결정 및 고정하고 이들 사이의 상호 작용을 조절합니다.

기계적 - 한 세포를 다른 세포에서 제한하고 동시에 세포를 균질 조직으로 올바르게 연결하고 장기가 변형에 대한 저항을 보장합니다.

보호 - 식물과 동물 모두에서 세포막은 보호 프레임을 만드는 기초 역할을 합니다. 예를 들어 단단한 나무, 빽빽한 ​​껍질, 가시가 많은 가시가 있습니다. 동물의 세계에는 거북이 껍질, 키틴 껍질, 발굽 및 뿔과 같은 세포막의 보호 기능에 대한 많은 예가 있습니다.

에너지 - 세포가 에너지를 교환하는 단백질 채널의 도움으로 세포막 단백질의 참여 없이는 광합성 및 세포 호흡 과정이 불가능합니다.

수용체 - 세포막에 내장된 단백질은 또 다른 중요한 기능을 가질 수 있습니다. 그들은 세포가 호르몬과 신경 전달 물질로부터 신호를 받는 수용체 역할을 합니다. 그리고 이것은 차례로 신경 충동의 전도와 호르몬 과정의 정상적인 과정에 필요합니다.

효소 - 세포막의 일부 단백질 고유의 또 다른 중요한 기능. 예를 들어, 장 상피에서 소화 효소는 이러한 단백질의 도움으로 합성됩니다.

생체 잠재력- 세포 내부의 칼륨 이온 농도는 외부보다 훨씬 높고, 반대로 나트륨 이온의 농도는 내부보다 외부가 더 큽니다. 이것은 잠재적인 차이를 설명합니다. 세포 내부의 전하는 음수이고 외부의 양은 물질이 세포 안으로 들어오고 나가는 데 기여하는 세 가지 유형의 신진대사(식균작용, 음세포작용 및 세포외유출)에 기여합니다.

마킹 - 세포막 표면에는 당단백질(분지된 올리고당 측쇄가 부착된 단백질)으로 구성된 항원인 소위 "표지"가 있습니다. 측쇄는 매우 다양한 구성을 가질 수 있기 때문에 각 유형의 세포는 신체의 다른 세포가 "시각으로" 인식하고 올바르게 반응할 수 있도록 하는 고유한 레이블을 받습니다. 그래서 예를 들어 인간의 면역세포인 대식세포는 몸에 들어온 이물(감염, 바이러스)을 쉽게 알아차리고 파괴하려 한다. 병든 세포, 돌연변이 세포, 오래된 세포에서도 같은 일이 발생합니다. 세포막의 레이블이 변경되고 신체가 세포를 제거합니다.

세포 교환은 막을 통해 발생하며 세 가지 주요 유형의 반응을 통해 수행될 수 있습니다.

식균 작용은 세포막에 내장된 식세포가 고체 영양소 입자를 포착하고 소화하는 세포 과정입니다. 인체에서 식균 작용은 과립구 (과립 백혈구)와 대 식세포 (면역 살해 세포)의 두 가지 유형의 세포막에 의해 수행됩니다.

Pinocytosis는 세포막 표면에 의해 접촉하는 액체 분자를 포획하는 과정입니다. pinocytosis의 유형에 의한 영양을 위해 세포는 막에 안테나 형태로 얇고 솜털 같은 파생물을 자라며, 이는 마치 액체 한 방울을 둘러싸고 거품을 얻습니다. 첫째,이 거품은 막 표면 위로 튀어 나온 다음 "삼켜집니다"-세포 내부에 숨어 있고 그 벽은 다음과 합쳐집니다. 내면세포막. Pinocytosis는 거의 모든 살아있는 세포에서 발생합니다.

Exocytosis는 분비 기능 유체 (효소, 호르몬)가있는 소포가 세포 내부에 형성되는 역 과정이며 어떻게 든 세포에서 환경으로 제거되어야합니다. 이를 위해 기포는 먼저 세포막의 내부 표면과 합쳐진 다음 바깥쪽으로 부풀어 오르고 파열되어 내용물을 배출하고 이번에는 외부에서 막 표면과 다시 합쳐집니다. Exocytosis는 예를 들어 장 상피와 부신 피질의 세포에서 발생합니다.

세포막에는 세 가지 종류의 지질이 있습니다.

인지질;

당지질;

콜레스테롤.

인지질(지방과 인의 조합)과 당지질(지방과 탄수화물의 조합)은 차례로 두 개의 긴 소수성 꼬리가 확장되는 친수성 머리로 구성됩니다. 그러나 콜레스테롤은 때때로 이 두 꼬리 사이의 공간을 차지하고 꼬리가 구부러지는 것을 허용하지 않아 일부 세포의 막을 딱딱하게 만듭니다. 또한 콜레스테롤 분자는 세포막 구조를 간소화하고 극성 분자가 한 세포에서 다른 세포로 전이되는 것을 방지합니다.

그러나 세포막의 기능에 대한 이전 섹션에서 볼 수 있듯이 가장 중요한 구성 요소는 단백질입니다. 그들의 구성, 목적 및 위치는 매우 다양하지만 모두를 통합하는 공통점이 있습니다. 환상 지질은 항상 세포막의 단백질 주위에 위치합니다. 이들은 구조가 명확하고 안정적이며 구성에 더 많은 포화 지방산이 있으며 "후원" 단백질과 함께 막에서 방출되는 특수 지방입니다. 이것은 단백질에 대한 일종의 개인 보호 껍질로, 단백질이 없으면 단순히 작동하지 않습니다.

세포막의 구조는 3층 구조입니다. 비교적 균질한 액체 이중 지질 층이 중간에 있고 단백질이 일종의 모자이크로 양면을 덮고 부분적으로 두께를 관통합니다. 즉, 세포막의 외부 단백질 층이 연속적이라고 생각하는 것은 잘못된 것입니다. 복잡한 기능 외에도 단백질은 세포 내부를 통과하고 지방층을 통과할 수 없는 물질을 세포 밖으로 운반하기 위해 막에 필요합니다. 예를 들어, 칼륨 및 나트륨 이온. 그들을 위해 특별한 단백질 구조가 제공됩니다 - 이온 채널은 아래에서 더 자세히 논의 할 것입니다.

현미경을 통해 세포막을 보면 가장 작은 구형 분자에 의해 형성된 지질 층이 바다처럼 큰 단백질 세포가 떠 있는 것을 볼 수 있습니다. 다른 모양. 정확히 동일한 막이 각 세포의 내부 공간을 핵, 엽록체 및 미토콘드리아가 편안하게 위치한 구획으로 나눕니다. 세포 내부에 별도의 "방"이 없으면 세포 소기관이 서로 달라붙어 제대로 기능을 수행할 수 없습니다.

세포는 유기체의 중요한 활동을 보장하는 에너지, 대사, 정보 및 생식 과정의 복합체에 관여하는 막에 의해 구조화되고 구분되는 일련의 소기관입니다.

이 정의에서 알 수 있듯이 막은 모든 세포의 가장 중요한 기능적 구성 요소입니다. 그 중요성은 핵, 미토콘드리아 및 기타 세포 소기관의 중요성만큼 큽니다. 멤브레인의 독특한 특성은 그 구조 때문입니다. 특별한 방식으로 서로 붙어 있는 두 개의 필름으로 구성되어 있습니다. 막의 인지질 분자는 바깥쪽에 친수성 머리가 있고 안쪽에 소수성 꼬리가 있습니다. 따라서 필름의 한 면은 물에 젖고 다른 면은 그렇지 않습니다. 따라서 이들 필름은 비습윤성 면이 안쪽으로 서로 연결되어 단백질 분자로 둘러싸인 이중지질층을 형성합니다. 이것이 바로 세포막의 "샌드위치" 구조입니다.

세포막의 이온 채널

이온 채널의 작동 원리를 더 자세히 살펴 보겠습니다. 그들은 무엇을 위해 필요합니까? 사실 지용성 물질 만이 지질 막을 통해 자유롭게 침투 할 수 있습니다. 이들은 가스, 알코올 및 지방 자체입니다. 예를 들어 적혈구에는 산소와 이산화탄소가 지속적으로 교환되며 이를 위해 우리 몸은 추가 트릭에 의지할 필요가 없습니다. 그러나 세포막을 통해 나트륨 및 칼륨 염과 같은 수용액을 운반해야 하는 경우는 어떻습니까?

지방 조직의 구조와 같이 구멍이 즉시 조여지고 서로 달라붙기 때문에 이중지질 층에 그러한 물질이 들어갈 수 있는 길을 닦는 것은 불가능합니다. 그러나 자연은 언제나 그렇듯이 상황에서 벗어나 특별한 단백질 수송 구조를 만들었습니다.

전도성 단백질에는 두 가지 유형이 있습니다.

트랜스포터는 반일체형 단백질 펌프입니다.

Channeloformers는 통합 단백질입니다.

첫 번째 유형의 단백질은 세포막의 이중 지질 층에 부분적으로 잠겨 있고 머리로 조심하며 원하는 물질이 있으면 펌프처럼 행동하기 시작합니다. 분자를 끌어당겨 빨아들입니다. 셀. 그리고 두 번째 유형인 일체형 단백질은 길쭉한 모양을 가지며 세포막의 이중 지질 층에 수직으로 위치하여 세포막을 관통합니다. 터널을 통해처럼 지방을 통과할 수 없는 물질이 세포 안팎으로 이동합니다. 이온 채널을 통해 칼륨 이온이 세포에 침투하여 세포에 축적되는 반면 나트륨 이온은 반대로 나옵니다. 전위의 차이가 있으므로 우리 몸의 모든 세포가 제대로 기능하는 데 필요합니다.

세포막의 구조와 기능에 대한 가장 중요한 결론

이론은 실제로 유용하게 적용될 수 있다면 항상 흥미롭고 유망해 보입니다. 인체 세포막의 구조와 기능의 발견으로 과학자들은 일반적으로 과학, 특히 의학에서 진정한 돌파구를 마련할 수 있었습니다. 우리 시대의 가장 중요한 질문 중 하나인 왜 사람들이 점점 더 종양에 ​​시달리는가에 대한 답이 여기에 있기 때문입니다.

암은 매년 전 세계적으로 약 1,700만 명이 사망하며 모든 사망의 네 번째 주요 원인입니다. WHO에 따르면 암 발병률은 꾸준히 증가하고 있으며 2020년 말에는 연간 2,500만 명에 이를 수 있습니다.

암의 진정한 유행을 설명하는 것은 무엇이며, 세포막의 기능은 암과 어떤 관련이 있습니까? 당신은 말할 것입니다 : 그 이유는 열악한 환경 조건, 영양 실조, 나쁜 습관그리고 무거운 유전. 그리고 물론 당신이 옳을 것이지만 문제에 대해 더 자세히 이야기하면 그 이유는 인체의 산성화입니다. 위에 나열된 부정적인 요인은 세포막을 파괴하고 호흡과 영양을 억제합니다.

플러스가 있어야 할 곳에 마이너스가 생겨 세포가 정상적으로 기능하지 못합니다. 그러나 암세포는 산소나 알칼리성 환경이 필요하지 않습니다. 그들은 혐기성 유형의 영양을 사용할 수 있습니다. 따라서 산소 결핍과 규모 외 pH 수준의 조건에서 건강한 세포는 환경에 적응하기 위해 돌연변이를 일으켜 암세포가 됩니다. 이것이 사람이 암에 걸리는 방식입니다. 이를 방지하려면 충분히 섭취해야 합니다. 깨끗한 물매일, 음식에 있는 발암물질을 버리십시오. 그러나 일반적으로 사람들은 유해한 제품과 고품질 물의 필요성을 잘 알고 아무 것도하지 않습니다. 문제가 그들을 우회하기를 바랍니다.

다른 세포의 세포막 구조와 기능의 특징을 알고 있는 의사는 이 정보를 사용하여 신체에 표적화된 치료 효과를 제공할 수 있습니다. 우리 몸에 들어가는 많은 현대 약물은 이온 채널, 효소, 수용체 및 세포막의 바이오 마커가 될 수있는 올바른 "표적"을 찾고 있습니다. 이 치료 방법을 사용하면 부작용을 최소화하면서 더 나은 결과를 얻을 수 있습니다.

최신 세대의 항생제는 혈액으로 방출될 때 모든 세포를 연속적으로 죽이지 않고 세포막의 마커에 초점을 맞춰 병원체의 세포를 정확히 찾습니다. 최신 편두통 치료제인 트립탄은 뇌의 염증 혈관만 수축시키며 심장과 말초 순환계에는 거의 영향을 미치지 않습니다. 그리고 그들은 세포막의 단백질에 의해 필요한 혈관을 정확하게 인식합니다. 그러한 예가 많이 있으므로 세포막의 구조와 기능에 대한 지식은 현대 의학 발전의 근간이 되며 매년 수백만 명의 생명을 구한다고 자신 있게 말할 수 있습니다.

교육:모스크바 의학 연구소. I. M. Sechenov, 전문 - 1991년 "의학", 1993년 "직업 질병", 1996년 "치료".

외부에서 세포는 약 6-10 nm 두께의 원형질막(또는 외부 세포막)으로 덮여 있습니다.

세포막은 단백질과 지질(주로 인지질)의 조밀한 막입니다. 지질 분자는 두 개의 층으로 표면에 수직인 순서로 배열되어 있어 물과 집중적으로 상호작용하는 부분(친수성)은 바깥쪽으로 향하고 물에 불활성인 부분(소수성)은 안쪽으로 향하게 됩니다.

단백질 분자는 양쪽의 지질 골격 표면의 비연속적인 층에 위치합니다. 그들 중 일부는 지질층에 잠겨 있고 일부는 지질층을 통과하여 물이 투과할 수 있는 영역을 형성합니다. 이 단백질은 다양한 기능을 수행합니다. 그 중 일부는 효소이고 다른 일부는 특정 물질을 환경에서 세포질로 또는 그 반대로 전달하는 데 관여하는 수송 단백질입니다.

세포막의 기본 기능

생물학적 막의 주요 특성 중 하나는 선택적 투과성(semipermeability)- 어떤 물질은 어렵게 통과하고 어떤 물질은 쉽게 더 높은 농도로 통과하므로 대부분의 세포에서 내부의 Na 이온 농도는 환경보다 훨씬 낮습니다. K 이온의 경우 반대 비율이 특징적입니다. 세포 내부의 농도가 외부보다 높습니다. 따라서 Na 이온은 항상 세포로 들어가고 K 이온은 외부로 나가는 경향이 있습니다. 이러한 이온 농도의 균등화는 Na 이온을 세포 밖으로 펌핑하고 동시에 K 이온을 내부로 펌핑하는 펌프 역할을 하는 특수 시스템의 막에 존재함으로써 방지됩니다.

Na 이온이 외부에서 내부로 이동하려는 욕구는 당과 아미노산을 세포로 운반하는 데 사용됩니다. 세포에서 Na 이온을 적극적으로 제거하면 포도당과 아미노산이 세포로 들어갈 수 있는 조건이 만들어집니다.

많은 세포에서 물질의 흡수는 식균 작용과 음세포 작용에 의해서도 발생합니다. ~에 식균 작용유연한 외막은 포획된 입자가 들어가는 작은 함몰부를 형성합니다. 이 리세스가 증가하고 외막의 일부로 둘러싸인 입자가 세포의 세포질에 잠겨 있습니다. 식균 작용 현상은 아메바 및 일부 다른 원생 동물뿐만 아니라 백혈구 (식세포)의 특징입니다. 유사하게, 세포는 세포에 필요한 물질을 함유한 액체를 흡수합니다. 이 현상을 음세포증.

다양한 세포의 외막은 단백질과 지질의 화학적 조성과 상대적 함량이 크게 다릅니다. 다양한 세포 막의 생리적 활동의 다양성과 세포 및 조직의 삶에서의 역할을 결정하는 것은 이러한 기능입니다.

세포의 소포체는 외막에 연결됩니다. 외막의 도움으로, 다른 유형세포간 접촉, 즉 개별 세포 간의 통신.

많은 유형의 세포는 표면에 존재하는 것이 특징입니다. 큰 수돌출부, 주름, 미세 융모. 그들은 세포 표면적의 상당한 증가에 기여하고 신진 대사를 개선 할뿐만 아니라 개별 세포가 서로 더 강하게 결합합니다.

세포막의 바깥쪽에 식물 세포는 셀룰로오스(셀룰로오스)로 구성된 두꺼운 막을 가지고 있는데 광학현미경으로 보면 선명하게 보입니다. 그들은 식물 조직(목재)을 강력하게 지지합니다.

동물 기원의 일부 세포는 또한 세포막 상단에 위치하며 보호 특성을 갖는 다수의 외부 구조를 가지고 있습니다. 예를 들어 곤충의 외피 세포의 키틴이 있습니다.

세포막의 기능(간단히)

기능	설명
보호 장벽	세포의 내부 소기관을 외부 환경과 분리
규제	그것은 세포의 내부 내용물과 외부 환경 사이의 물질 교환을 조절합니다.
구분(구분화)	세포 내부 공간을 독립 블록(구획)으로 분리
에너지	- 에너지의 축적 및 변환; - 엽록체에서 광합성의 가벼운 반응; - 흡수와 분비.
수용체(정보)	여기의 형성과 그 행위에 참여하십시오.
모터	셀 또는 개별 부품의 움직임을 수행합니다.

셀— 조직 및 기관의 자가 조절 구조 및 기능 단위. 장기와 조직의 구조에 대한 세포 이론은 1839년 Schleiden과 Schwann에 의해 개발되었습니다. 이후 전자현미경과 초원심분리를 이용하여 동식물 세포의 모든 주요 세포소기관의 구조를 규명할 수 있었습니다(그림 1).

쌀. 1. 동물 유기체의 세포 구조 계획

세포의 주요 부분은 세포질과 핵입니다. 각 세포는 내용물을 제한하는 매우 얇은 막으로 둘러싸여 있습니다.

세포막이라고 합니다 원형질막선택적 투과성이 특징입니다. 이 속성은 필수 영양소와 화학 원소세포 내부로 들어가고 초과 생성물이 세포 밖으로 나옵니다. 원형질막은 그 안에 특정 단백질을 포함하는 지질 분자의 두 층으로 구성됩니다. 주요 막 지질은 인지질입니다. 그들은 인, 극성 머리 및 두 개의 비극성 장쇄 지방산 꼬리를 포함합니다. 막 지질에는 콜레스테롤 및 콜레스테롤 에스테르가 포함됩니다. 구조의 유체 모자이크 모델에 따르면, 막에는 이중층에 비해 혼합될 수 있는 단백질 및 지질 분자가 포함되어 있습니다. 모든 동물 세포의 각 유형의 막은 상대적으로 일정한 지질 구성이 특징입니다.

막 단백질은 구조에 따라 통합형과 말초형의 두 가지 유형으로 나뉩니다. 말초 단백질은 막을 파괴하지 않고 막에서 제거할 수 있습니다. 막 단백질에는 수송 단백질, 효소, 수용체 및 구조 단백질의 4가지 유형이 있습니다. 일부 막 단백질은 효소 활성을 갖는 반면, 다른 막 단백질은 특정 물질에 결합하여 세포 내로의 전달을 촉진합니다. 단백질은 막을 가로지르는 물질의 이동을 위한 여러 경로를 제공합니다. 단백질은 물 분자와 이온이 세포 사이를 이동할 수 있도록 하는 여러 단백질 소단위로 구성된 큰 구멍을 형성합니다. 특정 조건에서 막을 가로질러 특정 유형의 이온 이동에 특화된 이온 채널을 형성합니다. 구조 단백질은 내부 지질층과 관련되어 있으며 세포의 세포골격을 제공합니다. 세포골격은 세포막에 기계적 강도를 부여합니다. 다양한 막에서 단백질은 질량의 20~80%를 차지합니다. 막 단백질은 측면에서 자유롭게 이동할 수 있습니다.

탄수화물은 또한 지질이나 단백질에 공유 결합할 수 있는 막에 존재합니다. 막 탄수화물에는 당지질(강글리오사이드), 당단백질 및 프로테오글리칸의 세 가지 유형이 있습니다. 대부분의 막 지질은 액체 상태이며 일정한 유동성을 가지고 있습니다. 한 영역에서 다른 영역으로 이동하는 능력. 막의 바깥쪽에는 다양한 호르몬과 결합하는 수용체 부위가 있습니다. 막의 다른 특정 부분은 이러한 세포에 존재하지 않는 일부 단백질과 다양한 생물학적 활성 화합물을 인식하고 결합할 수 없습니다.

세포의 내부 공간은 대부분의 효소 촉매 반응이 일어나는 세포질로 채워져 있습니다. 세포질은 두 개의 층으로 구성됩니다. 내부는 소포체라고 하고, 주변부는 점성이고 과립이 없는 외피질로 구성됩니다. 세포질은 세포 또는 세포 소기관의 모든 구성 요소를 포함합니다. 세포 소기관의 가장 중요한 것은 소포체, 리보솜, 미토콘드리아, 골지체, 리소솜, 미세섬유 및 미세소관, 퍼옥시좀입니다.

소포체전체 세포질을 관통하는 상호 연결된 채널 및 공동 시스템입니다. 그것은 환경과 세포 내부에서 물질을 운반합니다. 소포체는 또한 세포 내 Ca 2+ 이온의 저장소 역할을 하며 세포에서 지질 합성의 주요 부위 역할을 합니다.

리보솜 -직경 10-25 nm의 미세한 구형 입자. 리보솜은 세포질에 자유롭게 위치하거나 소포체 및 핵막 막의 외부 표면에 부착됩니다. 그들은 정보 및 수송 RNA와 상호 작용하고 단백질 합성이 수행됩니다. 그들은 수조 또는 골지체로 들어가는 단백질을 합성한 다음 외부로 방출합니다. 세포질에 없는 리보솜은 세포 자체에서 사용하기 위해 단백질을 합성하고, 소포체와 관련된 리보솜은 세포에서 배설되는 단백질을 생성합니다. 다양한 기능성 단백질이 리보솜에서 합성됩니다: 운반체 단백질, 효소, 수용체, 세포골격 단백질.

골지체세관, 수조 및 소포 시스템에 의해 형성됩니다. 그것은 소포체와 관련이 있으며 여기에 들어간 생물학적 활성 물질은 분비 소포에 압축 된 형태로 저장됩니다. 후자는 골지체로부터 끊임없이 분리되어 세포막으로 운반되어 그것과 합쳐지며, 소포에 포함된 물질은 세포외 배출 과정에서 세포에서 제거됩니다.

리소좀 - 0.25-0.8 미크론 크기의 막으로 둘러싸인 입자. 그들은 단백질, 다당류, 지방, 핵산, 박테리아 및 세포의 분해와 관련된 수많은 효소를 함유하고 있습니다.

퍼옥시좀매끄러운 소포체에서 형성되며 리소좀과 유사하고 과산화수소의 분해를 촉매하는 효소를 함유하고 있으며 이는 퍼옥시다제 및 카탈라제의 영향으로 절단됩니다.

미토콘드리아외막과 내막을 포함하며 세포의 "에너지 스테이션"입니다. 미토콘드리아는 이중막이 있는 원형 또는 길쭉한 구조입니다. 내막은 미토콘드리아로 돌출된 주름을 형성합니다 - cristae. ATP가 합성되고 Krebs주기의 기질이 산화되며 많은 생화학 반응이 수행됩니다. 미토콘드리아에서 형성된 ATP 분자는 세포의 모든 부분으로 확산됩니다. 미토콘드리아에는 소량의 DNA, RNA, 리보솜이 포함되어 있으며 이들의 참여로 새로운 미토콘드리아의 재생 및 합성이 일어납니다.

마이크로필라멘트미오신(myosin)과 액틴(actin)으로 구성된 얇은 단백질 필라멘트로 세포의 수축기구를 형성한다. 마이크로 필라멘트는 세포막의 접힘 또는 돌출부 형성과 세포 내부의 다양한 구조 이동에 관여합니다.

미세소관세포 골격의 기초를 형성하고 그 힘을 제공합니다. 세포 골격은 세포에 특징적인 모양과 모양을 부여하고 세포 내 소기관 및 다양한 신체의 부착 부위 역할을 합니다. 신경 세포에서 미세 소관 다발은 세포체에서 축삭의 끝까지 물질을 운반하는 데 관여합니다. 그들의 참여로 세포 분열 중 유사 분열 방추의 기능이 수행됩니다. 그들은 진핵 생물의 융모와 편모에서 운동 요소의 역할을 합니다.

핵세포의 주요 구조이며 유전 형질의 전달과 단백질 합성에 관여합니다. 핵은 핵과 세포질 사이에서 다양한 물질이 교환되는 많은 핵공을 포함하는 핵막으로 둘러싸여 있습니다. 그 안에는 핵소체가 있습니다. 리보솜 RNA 및 히스톤 단백질 합성에서 핵소체의 중요한 역할이 확립되었습니다. 나머지 핵에는 DNA, RNA 및 다수의 특정 단백질로 구성된 염색질이 포함되어 있습니다.

세포막의 기능

세포막은 세포 내 및 세포 간 대사 조절에 중요한 역할을 합니다. 그들은 선택적입니다. 그들의 특정 구조는 장벽, 운송 및 규제 기능을 제공하는 것을 가능하게 합니다.

장벽 기능그것은 막을 통해 물에 용해된 화합물의 침투를 제한하는 것으로 나타납니다. 막은 큰 단백질 분자와 유기 음이온에 대해 불투과성입니다.

규제 기능막은 화학적, 생물학적 및 기계적 영향에 대한 반응으로 세포 내 대사를 조절합니다. 다양한 영향은 효소 활성의 후속 변화와 함께 특수 막 수용체에 의해 감지됩니다.

수송 기능생물학적 막을 통해 수동적으로(확산, 여과, 삼투) 또는 능동 수송의 도움으로 수행될 수 있습니다.

확산 -농도와 전기화학적 구배에 따른 기체 또는 용질의 이동. 확산 속도는 세포막의 투과성뿐만 아니라 전하를 띠지 않는 입자의 농도 구배, 전하를 띤 입자의 전기 및 농도 구배에 따라 달라집니다. 단순확산지질 이중층 또는 채널을 통해 발생합니다. 전하를 띤 입자는 전기화학적 구배를 따라 움직이고, 전하를 띠지 않는 입자는 화학적 구배를 따라 움직입니다. 예를 들어, 산소, 스테로이드 호르몬, 요소, 알코올 등은 단순 확산에 의해 막의 지질층을 통해 침투합니다. 다양한 이온과 입자가 채널을 통해 이동합니다. 이온 채널은 단백질에 의해 형성되며 게이트 채널과 비제어 채널로 나뉩니다. 선택성에 따라 하나의 이온만 통과시키는 이온 선택성 로프와 선택성이 없는 채널이 있습니다. 채널에는 입과 선택적 필터가 있고 제어 채널에는 게이트 메커니즘이 있습니다.

촉진 확산 -물질이 특별한 막 운반체 단백질에 의해 막을 가로질러 수송되는 과정. 이런 식으로 아미노산과 단당류가 세포에 들어갑니다. 이 운송 방식은 매우 빠릅니다.

삼투 -삼투압이 낮은 용액에서 삼투압이 높은 용액으로 막을 가로질러 물의 이동.

능동 수송 -수송 ATPase(이온 펌프)를 사용하여 농도 구배에 대한 물질 전달. 이 이동은 에너지 소비와 함께 발생합니다.

Na + /K + -, Ca 2+ - 및 H + 펌프가 더 많이 연구되었습니다. 펌프는 세포막에 있습니다.

능동수송의 한 종류는 세포내이입그리고 엑소사이토시스이러한 메커니즘의 도움으로 채널을 통해 운반할 수 없는 더 큰 물질(단백질, 다당류, 핵산)이 운반됩니다. 이 수송은 장의 상피 세포, 세뇨관 및 혈관 내피에서 더 일반적입니다.

~에엔도사이토시스에서 세포막은 세포 안으로 함입을 형성하고 끈으로 묶이면 소포로 변합니다. 엑소사이토시스 동안 내용물이 있는 소포는 세포막으로 옮겨져 세포막과 합쳐지고, 소포의 내용물은 세포외 환경으로 방출됩니다.

세포막의 구조와 기능

살아있는 세포에서 전위의 존재를 보장하는 과정을 이해하려면 먼저 세포막의 구조와 그 특성을 이해하는 것이 필요합니다.

현재 1972년 S. Singer와 G. Nicholson에 의해 제안된 유체-모자이크 멤브레인 모델이 가장 인정받고 있으며, 멤브레인의 기본은 분자의 소수성 단편인 인지질(이중층)의 이중층입니다. 그 중 멤브레인의 두께에 잠겨 있고 극성 친수성 그룹은 바깥쪽으로 배향되어 있습니다. 주변 수중 환경으로 유입됩니다(그림 2).

막 단백질은 막 표면에 국한되거나 소수성 영역의 다른 깊이에 포함될 수 있습니다. 일부 단백질은 막을 통과하여 통과하며 동일한 단백질의 서로 다른 친수성 그룹이 세포막 양쪽에서 발견됩니다. 원형질막에서 발견되는 단백질은 이온 채널 형성에 참여하고 다양한 물질의 막 펌프 및 운반체 역할을 하며 수용체 기능도 수행할 수 있는 매우 중요한 역할을 합니다.

세포막의 주요 기능: 장벽, 수송, 조절, 촉매.

장벽 기능은 외부 독성 물질로부터 세포를 보호하고 세포 내부의 다양한 물질의 비교적 일정한 함량을 유지하는 데 필요한 막을 통한 수용성 화합물의 확산을 제한하는 것입니다. 따라서 세포막은 다양한 물질의 확산을 100,000~10,000,000배 늦출 수 있습니다.

쌀. 2. Singer-Nicolson 멤브레인의 유체-모자이크 모델의 3차원 구조

지질 이중층에 내장된 구형 통합 단백질이 표시됩니다. 일부 단백질은 이온 채널이고, 다른 단백질(당단백질)은 서로의 세포 인식 및 세포 간 조직에 관여하는 올리고당 측쇄를 포함합니다. 콜레스테롤 분자는 인지질 머리에 밀접하게 인접하고 "꼬리"의 인접한 영역을 고정합니다. 인지질 분자 꼬리의 내부 영역은 움직임에 제한이 없으며 막의 유동성을 담당합니다(Bretscher, 1985).

이온이 통과하는 멤브레인에는 채널이 있습니다. 채널은 잠재적으로 종속적이며 잠재적으로 독립적입니다. 잠재적 차단 채널전위차가 변할 때 열리고, 잠재적 독립(호르몬 조절) 수용체가 물질과 상호 작용할 때 열립니다. 게이트 덕분에 채널을 열거나 닫을 수 있습니다. 멤브레인에는 두 가지 유형의 게이트가 내장되어 있습니다. 활성화(채널의 깊이에서) 및 비활성화(채널 표면에). 게이트는 다음 세 가지 상태 중 하나일 수 있습니다.

• 열린 상태(두 가지 유형의 게이트가 모두 열려 있음);
• 닫힌 상태(활성화 게이트 닫힘);
• 비활성화 상태(비활성화 게이트가 닫혀 있음).

또 다른 특징적인 특징막은 무기 이온, 영양소 및 다양한 대사 산물을 선택적으로 전달하는 능력입니다. 물질의 수동 및 능동 전달(수송) 시스템이 있습니다. 수동적인수송은 운반체 단백질의 도움을 받거나 받지 않고 이온 채널을 통해 수행되며, 그 추진력은 세포 내 공간과 세포 외 공간 사이의 이온의 전기화학적 전위의 차이입니다. 이온 채널의 선택성은 기하학적 매개변수와 채널 벽과 입구를 둘러싸고 있는 그룹의 화학적 특성에 의해 결정됩니다.

현재, Na + , K + , Ca 2+ 이온 및 물(소위 아쿠아포린)에 대한 선택적 투과성을 갖는 채널이 가장 잘 연구되고 있습니다. 다양한 연구에 따르면 이온 채널의 직경은 0.5-0.7 nm입니다. 채널의 처리량은 변경될 수 있으며 초당 10 7 - 10 8 이온이 하나의 이온 채널을 통과할 수 있습니다.

활동적인수송은 에너지 소비와 함께 발생하며 소위 이온 펌프에 의해 수행됩니다. 이온 펌프는 막에 내장된 분자 단백질 구조로 더 높은 전기화학적 전위로 이온을 전달합니다.

펌프의 작동은 ATP 가수 분해 에너지로 인해 수행됩니다. 현재 Na + / K + - ATPase, Ca 2+ - ATPase, H + - ATPase, H + / K + - ATPase, Mg 2+ - ATPase는 Na +, K +, Ca 2+ 이온의 이동을 보장합니다. , 각각, H+, Mg 2+ 분리 또는 접합(Na+ 및 K+, H+ 및 K+). 분자 메커니즘능동 수송은 완전히 설명되지 않았습니다.